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JPH11351995A - 荷重計、圧力センサおよび圧力センサの較正装置 - Google Patents

荷重計、圧力センサおよび圧力センサの較正装置

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JPH11351995A
JPH11351995A JP7485899A JP7485899A JPH11351995A JP H11351995 A JPH11351995 A JP H11351995A JP 7485899 A JP7485899 A JP 7485899A JP 7485899 A JP7485899 A JP 7485899A JP H11351995 A JPH11351995 A JP H11351995A
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JP
Japan
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pressure
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pressure receiving
strain
fixed
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JP7485899A
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Hideki Miyashita
秀樹 宮下
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MORIYA CORP
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MORIYA CORP
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 建造物の構造を変更せずに建造物の支承にか
かる荷重を測定可能な荷重計を提供する。 【解決手段】 一方の面において被測定物に接し、他方
の面同士が平行となるように向かい合って設けられる、
剛性を有する2枚の円板状の剛性板40a、40bと、
各剛性板40a、40bの他方の面に一方の面が固着さ
れる、合成ゴム等の弾性体から成る複数の円板状の弾性
部材42a、42bと、弾性部材42a、42bの他方
の面に固着される、円板状の受圧板44と、受圧板44
に固定されたひずみゲージ46とを具備することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建造物の荷重を測
定する荷重計、および粒状体や粉体等の圧力を計測する
圧力センサに関する。
【0002】
【従来の技術】(荷重計について)現在の橋梁等の建造
物は構造が複雑化しているため、建造物の支点部分にか
かる応力も複雑な挙動を示すことが多い。このため、建
設中の建造物においては、建造物の支点部分にかかる荷
重を測定しつつ建設を行うことが、構造をチェックする
面から望ましいことである。また、維持管理においても
支点部分にかかる荷重を把握することは重要である。
【0003】(圧力センサについて)圧力センサの従来
例としての土圧計を図21および図22に示す。図21
に示す土圧計10は、一方の端部側が閉塞して形成され
た円筒状のケース12の他方の端部側にダイヤフラム1
3が設けられたダイヤフラム型の土圧計である。ダイヤ
フラム13は、ケース12の内部に形成された空洞部1
1を覆って形成され、ダイヤフラム13の空洞部11側
の面には、ダイヤフラム13のひずみを測定するひずみ
ゲージ14が取り付けられている。ひずみゲージ14
は、ダイヤフラム13が土圧(図21の矢印)によって
破線の位置まで変形した場合に、この変形を抵抗値の変
化として測定することができる。しかし、図21に示す
ような土圧計10を用いると、ダイヤフラム13の変形
によって、ダイヤフラム13の近傍に存する土の粒子の
状態が乱れ、その結果、正確な土圧が測定できなかった
ため、現在では、ダイヤフラム13の剛性を上げること
で土圧の測定精度を向上させるようにした、図22に示
すような間接作動型の土圧計が用いられている。
【0004】間接作動型の土圧計20では、土に接する
1次受圧板22と、1次受圧板22の変形を拡大して取
り出すダイヤフラム24と、ダイヤフラム24の変形を
測定する変位測定部25が設けられている。1次受圧板
22とダイヤフラム24との間には水銀または油等の流
体が充填される空洞部23が形成されている。空洞部2
3は大径部23aと小径部23bとから成り、大径部2
3aの開口側に1次受圧板22が設けられ、小径部23
bの開口側にダイヤフラム24が設けられている。この
ような土圧計20においては、土と接する1次受圧板2
2の剛性が大きいので、土圧による1次受圧板22の変
形はごくわずかである。しかし、1次受圧板22が土圧
によって変形すると、小径部23bの流体23がダイヤ
フラム24を1次受圧板22が受けた圧力よりも大きな
圧力で押圧する。このため、剛性の大きな1次受圧板2
2を用いても、土圧による1次受圧板22の変形を拡大
させたダイヤフラム24の変形により土圧の測定が可能
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】(荷重計について)上
記したように、建造物の支点部分にかかる荷重を測定す
ることは重要である。しかし、建造物の支点部分の荷重
を測定するには、支点部分にロードセルを取り付け、荷
重の測定後にロードセルを取り外さなければならず、実
際に建造物にそのようなことを行うには手間がかかりす
ぎることや建造物の構造自体を変更することになるので
建造物の支点部分の荷重測定は殆ど行われていないとい
った課題があった。
【0006】(圧力センサについて)また、圧力計に関
しては、従来のダイヤフラム型の土圧計では、土と接す
る部位の剛性を大きくして測定精度を向上させるように
してきた。しかしながら、土圧計は被測定物である土中
に埋設させて測定を行うものであって、あまりに剛性の
大きい土圧計を用いると、土圧計の弾性と被測定物であ
る土の弾性とが乖離することとなり粒子の状態の乱れを
招くので真の土圧を測定することにはならない。すなわ
ち、剛性の大きい土圧計を用いると、土圧計の周りに応
力集中が起きてしまい、正確な土圧を測定することがで
きないといった課題があった。
【0007】また、ダイヤフラム型以外の土圧計の例と
して、図23に示すようなピストン型の土圧計15が知
られている。土圧計15において、土に接する受圧板1
6は、土圧(図23の矢印)では変形しにくい剛性を有
しており、土圧によって矢印方向に押圧される。18
は、一方の端部側が閉塞され、内部に空洞部17が設け
られた円筒状のケースである。ケース18の他方の端部
側は開口されており、この開口部分に前記受圧板16が
空洞部17を覆うように設けられている。また、空洞部
17の閉塞部分18aと受圧板16との間には、受圧板
16が空洞部17内に押圧されて移動してきた際に(図
23の破線)、受圧板16の変位を測定する変位測定部
19が設けられている。このような、ピストン型の土力
計15では、土に接する受圧板16の剛性が大きいので
土圧では変形しにくく、土圧で受圧板16を押圧したと
しても、受圧板16は全体が移動するので受圧板16の
近傍に存する土の粒子には乱れがない。しかし、受圧板
16全体を土圧によって移動させるためには、受圧板1
6の移動をガイドするために受圧板16の外周を覆う空
洞部17を有するケース18が必要である。しかし、ケ
ース18が設けられていると、受圧板16全体が土圧に
よって押圧されて移動し、ケース18の空洞部内に進入
した際に、ケース18の剛性によって受圧板16外周付
近に存する土の粒子の状態が乱れ、正確な土圧の測定が
できないといった課題があった。
【0008】そこで、本発明は上記問題点を解決すべく
なされ、その目的とするところは、建造物の荷重を測定
する際に、荷重計を現在支承として一般的に用いられて
いるものと同一の積層構造にして支承として用いること
ができ、建造物の構造を変更することがないばかりか建
設完了後も取り外すことなく支承として用いられると共
に荷重計として使用することができる荷重計を提供する
にある。
【0009】また、圧力センサにおいて、被測定物に接
して圧力を伝達する部位の剛性を大きくして、この部位
が変形することによる被測定物の乱れをなくし、且つ該
被測定物に接して圧力を伝達する部位の外周を覆わない
ように構成すると共に、被測定物の弾性とセンサ全体の
見かけ上の弾性とが等しくなるようにして、正確な圧力
を測定することができる圧力センサを提供するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、本発明に係る荷
重計によれば、一方の面において被測定物に接し、他方
の面同士が平行となるように向かい合って設けられる、
剛性を有する2枚の円板状の剛性板と、該各剛性板の他
方の面に一方の面が固着される、合成ゴム等の弾性体か
ら成る複数の円板状の弾性部材と、該各弾性部材の他方
の面の間に挟まれて固着される、円板状の受圧板と、該
受圧板に固定されたひずみゲージとを具備することを特
徴としている。この構成を有する荷重計を建造物の支承
として用いれば、構造形式を変更したり建造物の分解等
を行わずに建造物の支承にかかる荷重を測定することが
できる。また、対をなすひずみゲージが、前記受圧板の
中心に対して点対称の位置に固定され、前記対をなすひ
ずみゲージと直交する方向にもう一対のひずみゲージが
前記受圧板の中心に対して点対称の位置に固定されてい
るので、荷重計の積層面に回転力を受けたり積層面に平
行な方向に力が働いて偶力モーメントが生じた場合であ
っても、対をなすひずみゲージ間でこれらの力を相殺
し、積層面に対して垂直な方向の荷重を測定することが
できる。さらに、前記各弾性部材の中央部に設けられた
透孔により前記剛性板によって挟まれた空室が形成さ
れ、該空室内に位置する前記受圧板の部位が、基部側に
おいて前記両弾性部材に挟まれる部位の受圧板に接続さ
れ、他端側がフリー端部に設けられたフリー舌片部に形
成され、該フリー舌片部に第2のひずみゲージが固定さ
れていることにより、荷重によるひずみを受けない第2
のひずみゲージは、温度による受圧板のひずみのみを測
定することができ、荷重によるひずみから第2のひずみ
ゲージで測定されたひずみを差し引けば荷重を正確に測
定することができる。
【0011】なお、本発明に係る圧力センサによれば、
一方の面において被測定物に接し、他方の面同士が平行
となるように向かい合って設けられる、剛性を有する2
枚の円板状の剛性板と、該各剛性板の他方の面に一方の
面が固着される、合成ゴム等の弾性体から成る複数の円
板状の弾性部材と、該各弾性部材の他方の面の間に挟ま
れて固着される、円板状の受圧板と、該受圧板に固定さ
れたひずみゲージと、前記各弾性部材のそれぞれ外側に
位置して、弾性部材とは空間を存して前記両剛性板の間
に固着された、前記弾性体よりもポアソン比の小さい弾
性体から成るリング状の第2の弾性部材とを具備するこ
とを特徴としている。この構成を採用することによっ
て、被測定物に接する剛性板全体が弾性部材を押圧して
移動するので剛性板付近に存する被測定物の粒子の状態
が乱れることがなく、また、この剛性板全体が移動する
際に外周を覆う構造を必要としないので外周付近に存す
る被測定物の粒子の状態が乱れることがなく、さらに第
2の弾性部材が、側方に存する被測定物からの圧力に対
し積層面に対して垂直な方向への変形を起こさないた
め、側方に存する被測定物からの圧力が積層面に対して
垂直な方向の圧力による受圧板のひずみに与える影響が
なく、被測定物の圧力を正確に測定することができる。
また、対をなすひずみゲージが、前記受圧板の中心に対
して点対称の位置に固定され、前記対をなすひずみゲー
ジと直交する方向にもう一対のひずみゲージが前記受圧
板の中心に対して点対称の位置に固定されているので、
圧力センサの積層面に平行な方向にはたらく被測定物に
よる摩擦力等の力がかかることにより、積層板に偶力モ
ーメントが生じたとしても、対をなすひずみゲージ間で
この力を相殺し、積層面に対して垂直な方向の圧力のみ
を測定することができる。
【0012】さらに、前記各弾性部材の中央部に設けら
れた透孔により前記剛性板によって挟まれた空室が形成
され、該空室内に位置する前記受圧板の部位が、基部側
において前記両弾性部材に挟まれる部位の受圧板に接続
され、他端側がフリー端部に設けられたフリー舌片部に
形成され、該フリー舌片部に第2のひずみゲージが固定
されていることによって、被測定物の圧力によるひずみ
を受けない第2のひずみゲージは、温度による受圧板の
ひずみのみを測定することができ、被測定物の圧力によ
るひずみから第2のひずみゲージで測定されたひずみを
差し引けば被測定物の圧力を正確に測定することができ
る。なお、前記第2のひずみゲージは、前記フリー舌片
部の一方および他方の両面に固定されていることによっ
て、フリー舌片部が自重等の原因でたわんだ場合であっ
ても、一方の面で引っ張られて生じたひずみと他方の面
で圧縮されて生じたひずみとを足し合わせ、たわみによ
るひずみを相殺し、積層面に対して垂直な方向の圧力の
みを測定することができる。さらに、前記第2の弾性部
材は複数設けられ、該各第2の弾性部材の間に挟まれて
リング状の第2の受圧板が固着され、該第2の受圧板に
第3のひずみゲージが固定されていることによって、側
方から当該圧力センサの中心方向に向かう圧力(側圧)
も測定が可能である。
【0013】ここで、対をなす前記第3のひずみゲージ
が、前記第2の受圧板の中心に対して点対称の位置に固
定され、前記対をなす第3のひずみゲージと直交する方
向にもう一対の第3のひずみゲージが、前記第2の受圧
板の中心に対して点対称の位置に固定されていることに
より、圧力センサの積層面に平行な方向にはたらく被測
定物による摩擦力等の力による偶力モーメントがかかっ
たとしても、対をなすひずみゲージ間でこの力を相殺
し、側方から当該圧力センサの中心方向に向かう圧力
(側圧)のみを測定することができる。また、前記第2
の受圧板は、前記弾性部材と前記第2の弾性部材との間
の空間内に延出する第2のフリー舌片部を有し、該第2
のフリー舌片部に固定された第4のひずみゲージを有す
るので、側方からの圧力によるひずみを受けない第4の
ひずみゲージは、温度による第2の受圧板のひずみのみ
を測定することができ、側方からの圧力によるひずみか
ら第4のひずみゲージで測定されたひずみを差し引けば
側方からの圧力を正確に測定することができる。さら
に、前記第4のひずみゲージは、前記第2のフリー舌片
部の一方および他方の両面に固定されていることによ
り、第2のフリー舌片部が自重等の原因でたわんだ場合
であっても一方の面で引っ張られて生じたひずみと他方
の面で圧縮されて生じたひずみとを足し合わせ、たわみ
によるひずみを相殺することができる。
【0014】また、本発明は、側方からの圧力を測定可
能な圧力センサの各受圧板のひずみ量を較正する較正装
置であって、内部に前記圧力センサが収納されると共
に、内部の圧力を任意に設定することによって前記第2
の弾性部材を任意の圧力で押圧可能な第1の圧力室と、
該第1の圧力室内に設けられると共に、内部の圧力を任
意に設定することにより第1の圧力室内部で膨張し、前
記圧力センサの剛性板を任意の圧力で押圧可能な第2の
圧力室とを具備することを特徴としている。この構成を
採用することで、互いに大きさが異なる、剛性板に垂直
方向にかかる圧力と側圧とを同時に荷重計にかけること
ができるので、受圧板のひずみ量に対応する実際の圧力
の測定を正確に行える。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。まず、建造物に
用いる荷重計について説明する。図1〜図3に、橋梁等
の建造物の支承として用いられる荷重計41を示す(第
1の実施例)。図1に示すように、橋梁39は、その幅
方向の両端の下面に取り付けられた荷重計41を介して
橋脚47上に設置される。40aおよび40bは、円形
に形成されたステンレス鋼等から成る剛性板である。剛
性板40a、40bの一方の面は、橋梁39側に接する
面であり、また各他方の面には、弾性部材42a、42
bが貼り付けられて固着されている。弾性部材の一例と
して本実施例では合成ゴムを用いている。弾性部材42
a、42bは円柱状に形成され、各一方の面が剛性板4
0a、40bに貼り付けられて固着されている。また、
弾性部材42a、42bの径は、剛性板40a、40b
と同じ径となるように形成されている。44は受圧板で
あり、弾性部材42a、42bの各他方の面の間に挟ま
れ、両弾性部材42a、42bに貼り付けられて固着さ
れている。本実施例では受圧板44は、厚さ2mm程度
の鋼板が用いられている。すなわち、剛性板40a、弾
性部材42a、受圧板44、弾性部材42bおよび剛性
板40bは、同型の円板状に形成され、軸線を一致して
この順に積層され固着されている。弾性部材42a、4
2bと受圧板44との間の貼り付け、および弾性部材4
2a、42bと剛性板40a、40bとの間の貼り付け
は、接着剤を用いるか、または弾性部材42aを加硫す
る際の固着力によって行われる。
【0016】弾性部材42a、42bは、橋梁39の荷
重によって受圧板44方向に押圧された際には受圧板4
4と剛性板40a、40bとの間に挟まれて積層面に対
して垂直方向に加圧される。弾性部材としての合成ゴム
のポアソン比は約0.5であるため、ほぼ垂直方向に縮
小された分だけ横方向(径方向)に膨出する。しかし、
この変形が受圧板44によって拘束されるため、受圧板
44と合成ゴム42a、42bとの接触面に剪断力が生
じ、受圧板44にはラジアル方向に応力が加わる。
【0017】受圧板44には、ひずみゲージ46が設け
られている。図4に示すひずみゲージ46は、絶縁物か
ら成る絶縁板48上に、金属線49が曲折されて貼り付
けられて形成されている。このように構成されているひ
ずみゲージ46を、ひずみを測定すべき物体に、ひずむ
方向と金属線の長さ方向とを合わせて貼り付けて固定す
るようにする。測定すべき物体のひずみは、ひずみによ
って金属線が伸びた際の抵抗値の変化により、測定が行
われる。したがって、荷重計41にかかる荷重は、ひず
みゲージ46によるひずみを測定することによって基本
的には測定することができる。
【0018】ところで、図5に示すように、橋梁39に
は自重や荷重の載荷によって、たわみが生じることがあ
る。この橋梁39のたわみによって、荷重計41には上
面側の剛性板40a が下面側の剛性板40b に対して傾
斜するような変形が生じる。この、荷重計41の変形に
ついて、図 6に基づいて説明する。このように、積層さ
れた構成部材の平行な位置関係が乱された変形は、反時
計回り(図6)の回転力Fによって生じる。また、回転
力Fが上方へ向かう側(図 6の右側)の受圧板44に
は、矢印Gに示すように受圧板44の右側に面内方向の
圧縮応力が発生する。一方、回転力Fが下方へ向かう側
(図 6の左側)の受圧板44には、矢印Hに示すように
受圧板44の左側に面内方向の引っ張り応力が発生す
る。
【0019】図5、図 6に示したように、荷重計41に
回転力Fがかかり、曲げモーメントが発生すると、1 枚
の受圧板44の上に場所によって異なる向きの応力G,
Hが生じてしまう。つまり、回転により積層面に曲げモ
ーメントがかかると、橋梁43の支承として荷重計41
を用いた場合には、受圧板44上に異なる応力が生じて
正確な荷重の測定が行われなくなってしまう。そこで、
回転による曲げモーメントを補償するために、図7に示
すような配列でひずみゲージ46を受圧板44に取り付
けるとよい。なお、図7では、軸線Dを中心として回転
力Fがかかるものとしている。
【0020】すなわち、回転による曲げモーメントの補
償を行うために、一対のひずみゲージ46a、46bを
受圧板44の中心Oに対して点対称となる位置に取り付
け、このひずみゲージ46a、46bと直交する方向に
もう一対のひずみゲージ46c、46dが受圧板44の
中心に対して点対称となる位置に取り付けるのである。
このようにしてひずみゲージ46を受圧板44に取り付
けると、回転による曲げモーメントの影響を測定しない
ようにすることができる。
【0021】つまり、図7の場合では、受圧板44の中
心に対して互いに点対称の位置にある対向するひずみゲ
ージ46同士により測定されたひずみ量の差から回転力
Fによるひずみ量を相殺し、積層面に対して垂直方向に
かかっている荷重のみを算出するのである。すなわち、
荷重による受圧板44のひずみの大きさをxとすると、
xは受圧板44の円の中心Oからラジアル方向に同じ大
きさでひずみゲージ46a、46bにかかる。これに対
して、回転力Fによる受圧板44のひずみは、回転力F
が上向きにかかる側が圧縮され、下向きにかかる側が引
っ張られる(図6、図7)。ここでは圧縮される側のひ
ずみの大きさを−y、引っ張られる側のひずみの大きさ
をyとする。すると、ひずみゲージ46aにより測定さ
れるひずみ量はx−yであり、ひずみゲージ46bによ
り測定されるひずみ量はx+yである。
【0022】このとき、ひずみゲージ46a、46b、
46c、46dを図8に示すような周知のブリッジ43
に構成することによって、回転力Fによるひずみ量yが
相殺される。ブリッジ43は、円の中心に対して対称の
位置にあるひずみゲージ46aとひずみゲージ46bと
を直列に接続したものと、同じく円の中心Oに対して対
称の位置にあるひずみゲージ46cとひずみゲージ46
dとを直列に接続したものとを並列に接続して形成され
る。直列に接続されたひずみゲージ同士の抵抗値が足し
合わされるため、抵抗値の変化分としてのひずみ量の値
x−yとx+yが足し合わされyの値が相殺される。ま
た、荷重によるひずみの大きさは、端子1、端子2間に
生じる電圧eを測定することで測定される。つまり、剛
性板40aに荷重がかかっていれば、この荷重に比例し
た大きさのひずみが受圧板44にあらわれ、端子1、端
子2間にそのひずみに比例した大きさの電圧が測定され
るのである。また、端子3、端子4間には直流電源Eが
接続されている。なお、上述した例では回転力Fが、一
対のひずみゲージに沿った向きを軸線としてかかる場合
について述べた。しかし、回転力Fは、この軸線を中心
として回転する場合だけでなく、一対のひずみゲージの
位置と無関係な向きの軸線を中心として回転する場合で
あっても、回転力によって生じる受圧板44のひずみは
中心Oに対して点対称である。上述したようなひずみゲ
ージの配置によってどんな向きにかかる回転力でも相殺
することができる。
【0023】また、橋梁39は温度伸縮や乾燥収縮によ
って桁が伸縮する。このため、橋梁43の支承として荷
重計41を用いた場合には、積層板の上下面に水平方向
にはたらく水平力が生じる場合がある (図1の矢印A方
向、図7の矢印C方向)。しかし、この水平力により剪
断変形が生じたとしてもこの変形のみでは受圧板44に
鉛直荷重の測定を阻害する応力は生じない。ただし、水
平力による変形であっても、どちらか一方の剛性版40
が固定されていないような場合であったら、偶力モーメ
ントによる回転を伴うような剪断変形となり、受圧板4
4には鉛直方向にかかる荷重の測定を阻害する応力が生
じる。この場合には上述した回転力を補償する構成を用
いることにより、剪断変形下でも正確な測定が可能であ
る。
【0024】なお、上述してきたように本発明にかかる
荷重計41は、受圧板44の両面に弾性部材42a、4
2bが固着されて積層構造に形成されているので、受圧
板44の表面に生じるひずみが両面に生じて正確にひず
みの大きさを測定することができるのである。すなわ
ち、剛性板40および弾性部材42が受圧板44の片面
にしか固着されていないとすると、受圧板44のもう一
方の面に作用する被測定物との摩擦力で拘束されて正確
な測定ができなくなる。しかし、受圧板44の両面に弾
性部材42と剛性板40を設けたので受圧板44に生じ
るひずみは、受圧板44の両面にある弾性部材の水平方
向の膨出のみに支配され正確な荷重の測定ができる。
【0025】また、受圧板44に設けられた複数個のひ
ずみゲージ46同士の配線は、受圧板44上に形成した
プリント配線によって行われるとよい(後述する圧力セ
ンサにおいて図示する)。この場合には、まず、受圧板
44の表面上にエポキシ樹脂をコーティングし、このエ
ポキシ樹脂上に配線パターンを形成してひずみゲージま
で配線する。
【0026】図9〜図11に、温度による受圧板のひず
みによる誤差を取り除いて正確な荷重のみを測定するこ
とができる荷重計の第2の実施例を示す。本実施例にお
いては、上述した第1の実施例と同じ構成要素のものに
対しては同じ符号を付し詳細な説明は省略する。また、
本実施例においても荷重計52は、橋梁の支承として用
いるものを例として挙げている。荷重計52は、上述し
た荷重計41と同様の積層構造を有しており、全体が円
柱状に形成されている。本実施例においては、2つの弾
性部材50a、50bの中央部に円形の透孔54a、5
4bが形成されている。透孔54a、54bは、2個の
弾性部材50a、50bが剛性板40a、40b間に挟
まれて固着されることで空室53を形成する。
【0027】弾性部材50a、50bに挟まれて固着さ
れる受圧板56には、空室53内に位置する部位にフリ
ー舌片部58が形成されている。フリー舌片部58は、
所望の幅を有し、ほぼT字状に形成されている。すなわ
ち、フリー舌片部58は、幅狭部55の基部で両弾性部
材50a、50bで挟まれている受圧板56の部位に接
続しており、幅狭部55および幅広部57が空室53内
でフリー状態(片持支持)で位置している。また、幅狭
部55は、弾性部材50a、50bに貼り付けられてい
る周囲の部位からのひずみの影響を受けないようになる
べく小さく設けるとよい。フリー舌片部58には、一方
の面側にひずみゲージ46e、46fが取り付けられ、
他方の面側にもひずみゲージ46g、46hが取り付け
られている。すなわち、ひずみゲージ46gの取り付け
位置は、ひずみゲージ46eの真裏であり、ひずみゲー
ジ46hの取り付け位置は、ひずみゲージ46fの真裏
である。このように、フリー舌片部58が弾性部材50
a、50bに接触せず、また合成ゴム50a、50bに
貼り付けられている周囲の部分とは幅狭部55のみで接
続しているので、フリー舌片部58に取り付けられたひ
ずみゲージ46e、46f、46g、46hは荷重によ
るひずみの影響を受けず、温度によるひずみのみを測定
することとなる。
【0028】図12に、受圧板56に取り付けられた複
数個のひずみゲージの接続回路について示す。受圧板5
6には、前記点対称位置に設けたひずみゲージ46a、
46b、46c、46dと合わせて合計8個のひずみゲ
ージが取り付けられている。これらのひずみゲージを図
12に示したような公知のホイーストンブリッジに構成
すると、上記したような回転力を相殺して測定可能とな
ることに加えて、温度補償をも行うことができる。すな
わち、点対称の位置に設けられたひずみゲージ46a、
46bを直列に接続し、このひずみゲージ46a、46
bに直交する方向に設けられたひずみゲージ46c、4
6dを直列に接続する。これにより、上述したように積
層面に対して垂直方向にかかる荷重以外の回転力を相殺
することができる。また、フリー舌片部58に取り付け
られているひずみゲージについては、受圧板56の面に
対して(表裏)対称なもの同士のひずみゲージ46e、
46gが直列に接続され、同じく受圧板56の面に対し
て(表裏)対称なひずみゲージ46f、46hが直列に
接続されている。このため、フリー舌片部58が自重等
の原因でたわんだ場合であっても、一方の面側で引っ張
られたひずみゲージの値と、他方の面側で圧縮されたひ
ずみゲージの値との絶対値が等しくなるのでたわみによ
るひずみを相殺することができる。
【0029】次いで、ひずみゲージ46a、46bと、
ひずみゲージ46f、46hとを直列に接続する。これ
らを接続した接続点が端子1である。また、ひずみゲー
ジ46c、46dと、ひずみゲージ46e、46gとを
直列に接続する。これらを接続した接続点が端子2であ
る。さらに、これら直列に接続した各4個ずつのひずみ
ゲージを直流電源Eに対して並列に接続する。このよう
にして形成されたブリッジによれば、ひずみ量は、端子
1、端子2間にかかっている電圧を測定することで行わ
れる。つまり、剛性板40aに荷重がかかっていれば、
この荷重に比例した大きさのひずみが受圧板56に現
れ、そのひずみに比例した大きさの電圧が測定される。
さらに、このブリッジによれば温度変化により生じたひ
ずみは相殺されるので、荷重のみを測定することができ
る。
【0030】次いで、本発明にかかる圧力センサについ
ての好適な実施の形態の一例として、図13〜図18に
示すような土圧計について説明する。なお、本実施例で
は、部分的に、上述した荷重計の構成要素と構造的に同
一であって、且つ規模(大きさ)が異なる構成要素によ
り構成されている。このため、このような構成要素に関
しては、上記荷重計の第1または第2の実施例と同じ符
号を付し詳細な説明を省略している。本実施例における
圧力センサ62は、荷重計の第2の実施例において、両
弾性部材50a、50bの外方に、両弾性部材50a、
50bよりもポアソン比の小さい弾性体から成るリング
状の弾性部材70a、70bが、両剛性板40a、40
bの間に挟まれて固着されたものと同様の構造を有す
る。弾性部材50a、50bと、弾性部材70a、70
bとの間には空間75が形成されている。すなわち、両
弾性部材50a、50bの外径が、両弾性部材70a、
70bのリング状の内径よりも小径に設けられており、
その間に空間75が形成されるのである。64は、受圧
板である。受圧板64は、厚さ0.1mm〜0.2mm
程度のアルミニウムの薄板から成り、弾性部材50a、
50bの各他方の面に挟まれて両弾性部材50a、50
bに貼り付けられて固着されている。なお、受圧板64
と受圧板56とは材質および規模が異なるのみであって
形状は同一である。
【0031】弾性部材70a、70bは、ポアソン比が
0.1〜0.3程度の高分子系の弾性体を用いると好適
である。弾性部材70a、70bは、上述してきた弾性
部材50a、50bと比較してポアソン比が小さいの
で、ある方向から押圧されると押圧方向に加圧されて
も、押圧方向に対してラジアル方向にはほとんど膨出し
ないような材質である。このように、弾性部材50a、
50bの外方に、弾性部材50a、50bよりもポアソ
ン比が小さい弾性部材70a、70bが設けられている
ので、弾性部材50a、50bの側方に土が直接接する
ことがなく、弾性部材50a、50bを側方から押圧し
て土圧によるひずみの測定に誤差を生じさせないように
することができる。また、土が弾性部材70a、70b
を側方から押圧しても弾性部材70a、70bは土圧計
62の中心に向かう方向に縮小されるのみであって、積
層面に対して垂直方向には膨出しないので、積層面に対
して垂直方向の土圧の測定に誤差を生じさせない。ま
た、両弾性部材50a、50bと両弾性部材70a、7
0bとの間に空間75を形成したことによって、剛性板
に対して垂直方向の土圧がかかって両弾性部材50a、
50bがラジアル方向に膨出して変形しても両弾性部材
70a、70bに接触しないので、積層面に対して垂直
方向にかかる土圧の測定に誤差を生じさせないようにす
ることができる。
【0032】受圧板72は、リング状に形成された部材
であって、弾性部材70a、70bの他方の面の間に挟
まれ、両弾性部材70a、70bに貼り付けられて固着
されている。この受圧板72も厚さ0.1mm〜0.2
mm程度のアルミニウムの薄板が用いられる。受圧板7
2の一方の面の、弾性部材70aに接する部位には、受
圧板72のひずみを測定するひずみゲージ88a、88
b、88c、88dが取り付けられている。ひずみゲー
ジ88a、88b、88c、88dは、図4に示したも
のと同様の構造を有しており、受圧板72が弾性部材7
0a、70bの変形によって加えられた応力によるひず
みを測定することができる。このようなひずみゲージ8
8a、88b、88c、88dは、積層面に対して垂直
方向にかかる土圧を測定するように受圧板56に設けら
れているひずみゲージとは違い、その金属線の長さ方向
が円の接線方向となるように設けられている。これは、
リング状の弾性部材70a、70bに側方から中心方向
に向かう土圧(以下、側圧という)がかかると、第2の
弾性部材70a、70bは円の中心方向に圧縮される
が、その応力が円の中心方向に向かうものよりも接線方
向に向かうものの方が大きくなり、接線方向のひずみを
測定した方が測定精度が上がるためである。
【0033】また、受圧板72の一方の面に設けられて
いるひずみゲージ88a、88b、88c、88dは、
一対のひずみゲージ88a、88bとがリングの中心に
対して点対称の位置に取り付けられ、このひずみゲージ
88a、88bと直交する方向にもう一対のひずみゲー
ジ88c、88dがリングの中心に対して点対称となる
位置に取り付けられている。このようにひずみゲージ8
8を取り付けると、積層面に対して平行な方向にかかる
力、例えば剛性板40の表面にはたらく土の摩擦力等に
より積層面に生じる偶力モーメントによる影響を、リン
グの中心に対して点対称の位置にある対になったひずみ
ゲージ同士により測定されたひずみ量の差から相殺し、
側圧のみを測定することができる。なお、ここでいう側
圧も積層面に対して平行な方向であるが、圧力センサの
中心に向かって等方にかかるものであり、いわゆる積層
面をある方向にずらすようにはたらく平行な力とは異な
るものである。
【0034】また、受圧板72には、空間75内に突出
して設けられたフリー舌片部86a、86bが形成され
ている。図65に示すようにフリー舌片部86a、86
bは、ほぼ長方形状に設けられており、その一方の長辺
の一部分である接続部85a、85bのみで両弾性部材
70a、70bに挟まれた受圧板72の部位に接続して
いる。このため、フリー舌片部86a、86bは空間7
5内でフリー状態で位置する。フリー舌片部86aには
図15および図16に示すように、一方の面側にひずみ
ゲージ88eが、他方の面側にひずみゲージ88gが取
り付けられている。また、フリー舌片部86bには一方
の面側にひずみゲージ88fが、他方の面側にひずみゲ
ージ88hが取り付けられている。このように、フリー
舌片部86a、86bが弾性部材70a、70bに接触
せず、また弾性部材70a、70bに貼り付けられてい
る周囲の部分とは接続部85a、85bのみで接続して
いるので、フリー舌片部86a、86bに取り付けられ
たひずみゲージ88e、88f、88g、88hは弾性
部材50や弾性部材70からの土圧によるひずみの影響
を受けず、温度によるひずみのみを測定することができ
る。
【0035】このように受圧板72には、前記点対称位
置に設けたひずみゲージ88a、88b、88c、88
dと合わせて合計8個のひずみゲージが取り付けられて
いる。これらのひずみゲージは図12に示したものと同
じホイーストンブリッジに形成するとよい。このように
して形成されたブリッジによれば、弾性部材70a、7
0bに側圧がかかっていれば、この側圧に比例した大き
さのひずみが受圧板72に現れ、そのひずみに比例した
大きさの電圧が測定される。さらに、このブリッジによ
れば温度により生じたひずみは相殺され、側圧のみを測
定することができる。ただし、弾性部材70a、70b
には積層面に対して垂直方向からの土圧もかかっている
ので厳密な側圧がひずみゲージ88によって測定できる
わけではない。そこで、正確な側圧を測定するには、予
め側圧がかかっていない状態で垂直方向の圧力による受
圧板72のひずみの大きさを調べておき、実際に地中で
測定中のひずみの値から受圧板64で得られた、積層面
に対して垂直方向にかかる圧力に相当するひずみの値を
差し引く必要がある。
【0036】また、82は、受圧板72に取り付けられ
た各ひずみゲージを外部へ接続するためのケーブル(図
示せず)と、ひずみゲージ同士を接続しているプリント
配線とを接続させるための部位のターミナルである。本
実施例においては、ターミナル82は、弾性部材70
a、70bと接することがない空間75内に突出するよ
うに形成された長方形の部位である。さらに、受圧板6
4においても、各ひずみゲージを外部へ接続するための
ケーブル(図示せず)と、ひずみゲージ同士を接続して
いるプリント配線とを接続させるための部位のターミナ
ル80を設けてもよい。ターミナル80は、空間75内
に突出して設けられた長方形の部材である。
【0037】図18に、受圧板64および受圧板72の
一方の面側に形成されたプリント配線について示してい
る。このようなプリント配線は、複数個のひずみゲージ
の配線をするために形成されている。受圧板64におい
ては、プリント配線90が各ひずみゲージ間を図11に
示した回路通りに配線している。同様に、受圧板72に
おいても、プリント配線91が各ひずみゲージ間を図1
2に示した回路通りに配線している。なお、受圧板64
および受圧板72の他方の面側にもプリント配線は形成
されているが省略する。一方の面側のプリント配線9
0、91と他方の面側のプリント配線との接続は、受圧
板56および受圧板72の一方の面と他方の面とを貫通
するスルーホール(図示せず)によって行うとよい。
【0038】なお、圧力センサの実施例においては、第
2の弾性部材の他方の面の間に第2の受圧板を設けて側
圧も測定可能にしたが、第2の弾性部材には受圧板を設
けず、1個の第2の弾性部材を剛性板の他方の面の間に
挟んで固着してもよい(図示せず)。このような構成を
採用すれば、第2の弾性部材が側面に存する土と接触す
るので、弾性部材には側方からの土圧によって弾性部材
は押圧されず、第2の弾性部材によって側圧が吸収され
るので受圧板に現れるひずみに側圧による影響を与える
ことがなく、被測定物の正確な圧力を測定することがで
きる。
【0039】上述してきた各実施例においては、各弾性
部材は2個ずつ設け、その間に受圧板を挟んで固着する
場合についてのみ説明してきた。しかし、弾性部材と受
圧板の数はこれに限られることはなく、弾性部材と受圧
板とを何層にも積層させて設けてもよい(図示せず)。
第2の弾性部材と第2の受圧板の場合も、同様に何層に
も積層させて設けてもよい。このように、圧力センサの
積層数を増減変更することによって、圧力センサ全体の
見かけの弾性を被測定物である土の弾性と同じ値とする
ことができ、土圧の応力集中を軽減し、測定精度の向上
を図ることができる。
【0040】なお、本発明にかかる圧力センサは、地中
に埋設して土圧を測定する土圧計以外にも、壁面に取り
付けて土圧を測定する土圧計や、粉体内に埋設して粉体
の圧力を測定する圧力計に用いても好適である。さら
に、本発明にかかる圧力センサは、第1および第2の実
施例で説明した荷重計に用いても好適である。
【0041】本発明にかかる圧力センサは、受圧板のひ
ずみ量を圧力に換算することで圧力の測定が行われるわ
けである。しかし、実際に受圧板のひずみ量がどれだけ
の圧力に対応しているかは較正装置を用いて、決められ
た圧力を圧力センサにかけ、そこで現れる受圧板のひず
みを測定し、ひずみ量と圧力との関係を前もって換算し
ておかなくてはならない。しかし、従来の圧力センサの
較正装置は、1軸方向(積層面に対して垂直方向)にし
か圧力をかけることができないか、または3軸方向に等
圧な圧力しかかけることができなかった。特に、本発明
にかかる圧力センサは、同一地点でも鉛直方向と水平方
向との圧力が異なる土等の粒状物や粉状物を測定可能と
するものであるので、鉛直方向と水平方向では異なる圧
力をかけることができる圧力センサの較正装置が望まれ
る。そこで、以下に、積層面に対して垂直方向からの圧
力と側圧との値がそれぞれ異なるように圧力をかけるこ
とができ、側圧を測定可能な圧力センサを較正するため
の圧力センサの較正装置について説明する。
【0042】図19および図20に圧力センサの較正装
置100を示す。圧力センサの較正装置100は、圧力
センサ62に、積層面に対して垂直方向の圧力、および
側圧と2つの異なる方向からの異なる大きさの圧力を同
時にかけることができる装置である。101は、第1の
圧力室102を形成するためのアクリル製の筒体であ
る。この筒体101の両端部が密閉されることで、筒体
101の内部が第1の圧力室102として用いられる。
筒体101の両端部は、上蓋106と下蓋108によっ
て閉塞される。この上蓋106と下蓋108の、互いに
向かい合う面には筒体101の両端部を嵌入可能な溝1
06a、108aが凹設されている。筒体101の両端
部が上蓋106と下蓋108の溝106a、108aに
嵌入することで、筒体101の両端部が閉塞されて内部
に第1の圧力室102が形成される。また、溝106
a、108a内にはOリング127、127が嵌入さ
れ、筒体101の両端部が溝106a、108aに嵌入
された際の筒体101内に形成される第1の圧力室10
2内の密閉を確実にしている。上蓋106と下蓋108
との間は、複数組の固定ボルト110およびナット11
1によって固定される。これにより、上蓋106と下蓋
108とは離間しないように設けられ、筒体101内に
形成される第1の圧力室102内の密閉を一層強固にす
ることができる。
【0043】第1の圧力室102内部には、伸縮自在の
薄ゴム引布製の瓶状部材105から成る第2の圧力室1
04が収納されている。第2の圧力室104の底面は平
面になるように形成され、圧力センサ62の剛性板40
aまたは40bを押圧可能になっている。112は、リ
ング状に形成されたゴム製のパッドであって、第2の圧
力室104を保持するために設けられている。このパッ
ド112は、上蓋106の下面に取り付けられ、第2の
圧力室104の上端部に接触している。また、パッド1
12の中央に形成されている貫通孔116内には、第2
の圧力室104の上端に形成されているエア供給部10
4aが収納される。第2の圧力室104のエア供給部1
04aには、エアコンプレッサー120との間に接続さ
れ、第2の圧力室104内にエアを供給するエアチュー
ブ122が取り付けられている。エアチューブ122
は、上蓋106に穿設された供給穴106bから第1の
圧力室102内に進入する。
【0044】筒体101内の下蓋108上には、圧力セ
ンサ62を設置するための台座114が設けられてい
る。圧力センサ62は台座114の上面に設置され、さ
らにその上方には第2の圧力室104が位置する。台座
114に設置された圧力センサ62は、第2の圧力室1
04の底面によって上面を押圧され、積層面に対して垂
直方向の圧力がかけられる。また、台座114の上面に
は、圧力センサ62の周囲に位置するようにリング状に
形成されたスペーサリング126が設置されている。ス
ペーサリング126は、圧力センサ62と同一の積層構
造から形成されており、剛性板、弾性部材、受圧板、弾
性部材、剛性板の順で積層されて形成され、当然にスペ
ーサリング126の上面と圧力センサ62の上面とは同
一平面となるように同じ高さに形成されている。このよ
うに、台座114に設置された圧力センサ62の周囲に
スペーサリング126を設けたので、圧力センサ62を
第2の圧力室104で押圧する際に、第2の圧力室10
4が圧力センサ62の側面に垂れ下がって側面を押圧
し、誤った側圧を測定してしまうことを防ぐことができ
る。また、圧力センサ62と同じ構造にしたので第2の
圧力室104によって圧力がかけられても圧力センサ6
2と同じ距離だけ沈み込み、圧力センサ62の圧力測定
の際の誤差を防ぐことができる。
【0045】また、スペーサリング126のリングの内
径と圧力センサ62の外径との間には空間129が形成
されている。さらに、スペーサリング126には、空間
129とスペーサリング126の外方である第1の圧力
室102とを連通させる連通孔134が設けられてい
る。このため、第1の圧力室102の圧力と等しい圧力
により圧力センサ62の側面が押圧されることになる。
圧力センサ62の上面とスペーサリング126の上面に
は、シート128が設けられている。シート128は、
よくすべるような摩擦が小さいテフロン製等のものであ
って、第2の圧力室104の底面が圧力センサ62との
間で面に対して平行な方向へのずれた場合でも、圧力セ
ンサ62に積層面に対して平行な方向の力が生じないよ
うに設けられている。
【0046】台座114の下部は下蓋108に取り付け
られて固定される。台座114の内部には、下蓋108
に穿設されている供給穴108bと第1の圧力室102
とを繋ぐ連通空間136が形成されている。供給穴10
8bには、エアコンプレッサー120との間に接続さ
れ、第1の圧力室102内にエアを供給するエアチュー
ブ138が取り付けられている。すなわち、エアコンプ
レッサー120から供給されたエアは、エアチューブ1
38から連通空間136を通って第1の圧力室102へ
供給される。また、140は、圧力センサ62からのデ
ータを送るケーブルである。ケーブル140は、圧力セ
ンサ62から出て、連通空間136を通ってエアチュー
ブ138内に進入し、エアチューブ138を通って較正
装置100の外部へ導出され、さらにエアチューブ13
8の中途部142からエアチューブ138の外部へ導出
される。ケーブル140の終端は、データロガー146
に接続されている。
【0047】なお、エアチューブ122、138には、
レギュレータ144が設けられている。レギュレータ1
44を操作することによって、第1の圧力室102およ
び第2の圧力室104内の圧力を調整することができ
る。なお、両レギュレータ144には真空計145が取
り付けられている。
【0048】上述してきた圧力センサの較正装置100
を用いると、第1の圧力室102と第2の圧力室104
とでは違う大きさの圧力を同時に圧力センサ62にかけ
ることができる。すなわち、圧力センサ62に、積層面
に対して垂直方向の圧力と同時に側方からの圧力をかけ
ることができるので、受圧板66および受圧板72に発
生するひずみ量に対する実際の圧力値を測定することが
できる。
【0049】以上本発明につき好適な実施例を挙げて種
々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を
施し得るのはもちろんである。
【0050】
【発明の効果】本発明に係る荷重計によれば、荷重計を
建造物の支承として用いれば、構造形式を変更したり建
造物の分解等を行わずに建造物の支承にかかる荷重を測
定することができる。また、対をなすひずみゲージを、
受圧板の中心に対して点対称の位置に固定し、対をなす
ひずみゲージと直交する方向にもう一対のひずみゲージ
が受圧板の中心に対して点対称の位置に固定すれば、支
承の回転による曲げモーメントや荷重計の積層面に平行
な方向な力による偶力モーメントが働いた場合であって
も、対をなすひずみゲージ間でこの力を相殺し、積層面
に対して垂直な方向の荷重を測定することができる。さ
らに、各弾性部材の中央部に設けられた透孔により剛性
板によって挟まれた空室を形成し、空室内に位置する前
記受圧板の部位を、基部側において両弾性部材に挟まれ
る部位の受圧板に接続され、他端側がフリー端部に設け
られたフリー舌片部に形成し、フリー舌片部に第2のひ
ずみゲージが固定することにより、荷重によるひずみを
受けない第2のひずみゲージは、温度による受圧板のひ
ずみのみを測定することができ、荷重によるひずみから
第2のひずみゲージで測定されたひずみを差し引けば荷
重を正確に測定することができる。
【0051】本発明に係る圧力センサによれば、被測定
物に接する剛性板全体が弾性部材を押圧して移動するの
で剛性板付近に存する被測定物の粒子の状態が乱れるこ
とがなく、また、この剛性板全体が移動する際に外周を
覆う構造を必要としないので外周付近に存する被測定物
の粒子の状態が乱れることがなく、さらに第2の弾性部
材が、側方に存する被測定物からの圧力に対し積層面に
対して垂直な方向への変形を起こさないため、被測定物
の圧力を正確に測定することができる。また、対をなす
ひずみゲージを、受圧板の中心に対して点対称の位置に
固定し、対をなすひずみゲージと直交する方向にもう一
対のひずみゲージを受圧板の中心に対して点対称の位置
に固定したので、圧力センサの積層面に平行な方向には
たらく被測定物による摩擦力等の力による偶力モーメン
トがかかったとしても、対をなすひずみゲージ間でこの
力を相殺し、積層面に対して垂直な方向の圧力のみを測
定することができる。
【0052】さらに、各弾性部材の中央部に設けられた
透孔により剛性板によって挟まれた空室が形成され、空
室内に位置する受圧板の部位が、基部側において両弾性
部材に挟まれる部位の受圧板に接続され、他端側がフリ
ー端部に設けられたフリー舌片部に形成され、フリー舌
片部に第2のひずみゲージが固定されていることによっ
て、被測定物の圧力によるひずみを受けない第2のひず
みゲージは、温度による受圧板のひずみのみを測定する
ことができ、被測定物の圧力によるひずみから第2のひ
ずみゲージで測定されたひずみを差し引けば被測定物の
圧力を正確に測定することができる。なお、第2のひず
みゲージは、フリー舌片部の一方および他方の両面に固
定されていることによって、フリー舌片部が自重等の原
因でたわんだ場合であっても、一方の面で引っ張られて
生じたひずみと他方の面で圧縮されて生じたひずみとを
足し合わせ、たわみによるひずみを相殺し、積層面に対
して垂直な方向の圧力を正確に測定することができる。
さらに、第2の弾性部材は複数設けられ、各第2の弾性
部材の間に挟まれてリング状の第2の受圧板が固着さ
れ、第2の受圧板に第3のひずみゲージが固定されてい
ることによって、側方から当該圧力センサの中心方向に
向かう圧力(側圧)も測定が可能である。
【0053】ここで、対をなす第3のひずみゲージが、
第2の受圧板の中心に対して点対称の位置に固定され、
対をなす第3のひずみゲージと直交する方向にもう一対
の第3のひずみゲージが、第2の受圧板の中心に対して
点対称の位置に固定されていることにより、圧力センサ
の積層面に平行な方向にはたらく被測定物による摩擦力
等の力による偶力モーメントがかかったとしても、対を
なすひずみゲージ間でこの力を相殺し、側方から当該圧
力センサの中心方向に向かう圧力(側圧)のみを測定す
ることができる。また、第2の受圧板は、弾性部材と第
2の弾性部材との間の空間内に延出する第2のフリー舌
片部を有し、第2のフリー舌片部に固定された第4のひ
ずみゲージを有するので、側方からの圧力によるひずみ
を受けない第4のひずみゲージは、温度による第2の受
圧板のひずみのみを測定することができ、側方からの圧
力によるひずみから第4のひずみゲージで測定されたひ
ずみを差し引けば側方からの圧力を正確に測定すること
ができる。さらに、第4のひずみゲージは、第2のフリ
ー舌片部の一方および他方の両面に固定されていること
により、フリー舌片部が自重等の原因でたわんだ場合で
あっても一方の面で引っ張られて生じたひずみと他方の
面で圧縮されて生じたひずみとを足し合わせ、たわみに
よるひずみを相殺することができる。
【0054】また、本発明にかかる圧力センサの較正装
置によれば、互いに大きさが異なる剛性板に垂直方向に
かかる圧力と側圧とを同時に荷重計にかけることができ
るので、受圧板のひずみ量に対応する実際の圧力の測定
を正確に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】荷重計を橋梁の支承として用いた場合を示す説
明図である。
【図2】荷重計の第1の実施例を示す斜視図である
【図3】図2に示した荷重計の断面斜視図である。
【図4】ひずみゲージを示す平面図である。
【図5】図1の橋梁がたわんで図2の荷重計に回転力が
かかったところを示す説明図である。
【図6】図5の回転力によって受圧板に生じるひずみを
説明する説明図である。
【図7】積層面に平行な方向の力を相殺するためにひず
みゲージを取り付けた受圧板の平面図である。
【図8】図7に示したひずみゲージの接続回路図であ
る。
【図9】荷重計の第2の実施例を示す断面斜視図であ
る。
【図10】図9に示した荷重計の分解斜視図である。
【図11】図9に示した荷重計においてひずみゲージを
取り付けた受圧板の平面図である。
【図12】図11に示したひずみゲージの接続回路図で
ある。
【図13】本発明にかかる圧力センサの実施例を示す断
面斜視図である。
【図14】図13に示した圧力センサの分解斜視図であ
る。
【図15】図13に示した圧力センサにおいてひずみゲ
ージを取り付けた受圧板の平面図である。
【図16】図15に示した受圧板を他方の面から見た場
合の平面図である。
【図17】フリー舌片部を拡大して示した説明図であ
る。
【図18】ひずみゲージ同士を接続するプリント配線を
示す説明図である。
【図19】本発明に係る圧力センサの較正装置を示す断
面図である。
【図20】圧力センサが載置される台座の上部を拡大し
て示した断面図である。
【図21】従来のダイヤフラム型の土圧計を示す断面図
である。
【図22】間接作動型の土圧計を示す断面図である。
【図23】従来のピストン型の土圧計を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
39 橋梁 40 剛性板 41 荷重計 42 弾性部材 44 受圧板 46 ひずみゲージ 47 橋脚 48 絶縁板 49 金属線 52 荷重計 50 弾性部材 53 空室 54 透孔 55 幅狭部 56 受圧板 58 フリー舌片部 62 圧力センサ 64 受圧板 70 弾性部材 72 受圧板 75 空間 80 ターミナル 82 ターミナル 85 接続部 86 フリー舌片部 88 ひずみゲージ 90 プリント配線 91 プリント配線 100 圧力センサの較正装置 101 筒体 102 第1の圧力室 104 第2の圧力室 105 瓶状部材 106 上蓋 108 下蓋 110 固定ボルト 111 ナット 112 パッド 114 台座 116 貫通孔 120 エアコンプレッサー 122 エアチューブ 126 スペーサリング 127 Oリング 128 シート 136 連通空間 138 エアチューブ 140 ケーブル 144 レギュレータ 146 データロガー

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の面において被測定物に接し、他方
    の面同士が平行となるように向かい合って設けられる、
    剛性を有する2枚の円板状の剛性板と、 該各剛性板の他方の面に一方の面が固着される、合成ゴ
    ム等の弾性体から成る複数の円板状の弾性部材と、 該各弾性部材の他方の面の間に挟まれて固着される、円
    板状の受圧板と、 該受圧板に固定されたひずみゲージとを具備することを
    特徴とする荷重計。
  2. 【請求項2】 対をなすひずみゲージが、前記受圧板の
    中心に対して点対称の位置に固定され、 前記対をなすひずみゲージと直交する方向にもう一対の
    ひずみゲージが前記受圧板の中心に対して点対称の位置
    に固定されていることを特徴とする請求項1記載の荷重
    計。
  3. 【請求項3】 前記各弾性部材の中央部に設けられた透
    孔により前記剛性板によって挟まれた空室が形成され、 該空室内に位置する前記受圧板の部位が、基部側におい
    て前記両弾性部材に挟まれる部位の受圧板に接続され、
    他端側がフリー端部に設けられたフリー舌片部に形成さ
    れ、 該フリー舌片部に第2のひずみゲージが固定されている
    ことを特徴とする請求項1または2記載の荷重計。
  4. 【請求項4】 一方の面において被測定物に接し、他方
    の面同士が平行となるように向かい合って設けられる、
    剛性を有する2枚の円板状の剛性板と、 該各剛性板の他方の面に一方の面が固着される、合成ゴ
    ム等の弾性体から成る複数の円板状の弾性部材と、 該各弾性部材の他方の面の間に挟まれて固着される、円
    板状の受圧板と、 該受圧板に固定されたひずみゲージと、 前記各弾性部材のそれぞれ外側に位置して、弾性部材と
    は空間を存して前記両剛性板の間に固着された、前記弾
    性体よりもポアソン比の小さい弾性体から成るリング状
    の第2の弾性部材とを具備することを特徴とする圧力セ
    ンサ。
  5. 【請求項5】 対をなすひずみゲージが、前記受圧板の
    中心に対して点対称の位置に固定され、 前記対をなすひずみゲージと直交する方向にもう一対の
    ひずみゲージが前記受圧板の中心に対して点対称の位置
    に固定されていることを特徴とする請求項4記載の圧力
    センサ。
  6. 【請求項6】 前記各弾性部材の中央部に設けられた透
    孔により前記剛性板によって挟まれた空室が形成され、 該空室内に位置する前記受圧板の部位が、基部側におい
    て前記両弾性部材に挟まれる部位の受圧板に接続され、
    他端側がフリー端部に設けられたフリー舌片部に形成さ
    れ、 該フリー舌片部に第2のひずみゲージが固定されている
    ことを特徴とする請求項5記載の圧力センサ。
  7. 【請求項7】 前記第2のひずみゲージは、前記フリー
    舌片部の一方および他方の両面に固定されていることを
    特徴とする請求項6記載の圧力センサ。
  8. 【請求項8】 前記第2の弾性部材は複数設けられ、 該各第2の弾性部材の間に挟まれてリング状の第2の受
    圧板が固着され、 該第2の受圧板に第3のひずみゲージが固定されている
    ことを特徴とする請求項4、5、6または7記載の圧力
    センサ。
  9. 【請求項9】 対をなす前記第3のひずみゲージが、前
    記第2の受圧板の中心に対して点対称の位置に固定さ
    れ、 前記対をなす第3のひずみゲージと直交する方向にもう
    一対の第3のひずみゲージが、前記第2の受圧板の中心
    に対して点対称の位置に固定されていることを特徴とす
    る請求項8記載の圧力センサ。
  10. 【請求項10】 前記第2の受圧板は、前記弾性部材と
    前記第2の弾性部材との間の空間内に延出する第2のフ
    リー舌片部を有し、 該第2のフリー舌片部に固定された第4のひずみゲージ
    を有することを特徴とする請求項9または10記載の圧
    力センサ。
  11. 【請求項11】 前記第4のひずみゲージは、前記第2
    のフリー舌片部の一方および他方の両面に固定されてい
    ることを特徴とする請求項10記載の圧力センサ。
  12. 【請求項12】 請求項8、請求項9、請求項10また
    は請求項11記載の圧力センサの各受圧板のひずみ量を
    較正する較正装置であって、 内部に前記圧力センサが収納されると共に、内部の圧力
    を任意に設定することによって前記第2の弾性部材を任
    意の圧力で押圧可能な第1の圧力室と、 該第1の圧力室内に設けられると共に、内部の圧力を任
    意に設定することにより第1の圧力室内部で膨張し、前
    記圧力センサの剛性板を任意の圧力で押圧可能な第2の
    圧力室とを具備することを特徴とする圧力センサの較正
    装置。
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